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- 세계 최대 디지털 카메라로 촬영; 3200메가 픽셀 카메라,8.4미터 망원경 거울
- 400억 개 이상의 천체 지도 제작
- 루빈 천문대, 지금까지 건설된 모든 광학 망원경을 합친 것보다 더 많은 우주 정보 수집
- 1928년 출생 미국 천문학자, 암흑 물질 연구의 선구자인 베라 루빈의 이름을 따서 명명

루빈 천문대 "첫 공개"
새로운 망원경, 세계 최대 디지털 카메라로 첫 이미지 포착

최고의 천문학 도구:
천문학자들이 새로운 베라 C. 루빈 천문대의 첫 이미지를 공개했다. 이 이미지는 세계 최대 디지털 카메라로 촬영되었다. 칠레에서 건설된 이 천문대는 3,200메가픽셀 카메라와 8.4미터 망원경 거울 덕분에 첫 10시간 동안 수백만 개의 별과 은하, 그리고 수천 개의 소행성을 관측했다. 향후 10년 동안 이 천문대는 짧은 시간 동안 관측되는 현상들을 포함해 그 어느 때보다 더 포괄적으로 남반구 하늘을 관측할 것이다. 

▲ 칠레 세로 파촌 정상에 있는 새로운 베라 C. 루빈 천문대의 전경. © NSF-DOE 베라 C. 루빈 천문대

허블, 칠레의 초대형 망원경(VLT), 제임스 웹 우주 망원경 등 어떤 망원경이든, 망원경의 성능이 향상될수록 천문학자들은 우주의 현상과 과정에 대한 더 많은 통찰력을 얻을 수 있다. 그러나 암흑 물질과 에너지의 본질, 우주 초기 역사의 세부 사항 등 몇 가지 중요한 의문점은 여전히 ​​풀리지 않은 채 남아 있다. 여기에 원인과 메커니즘이 아직 불분명한 수많은 단기적 사건들이 더해진다.

세계 최대 디지털 카메라

대형 망원경에 새롭게 추가된 칠레의 베라 C. 루빈 천문대가 해결책을 제시할 수 있다. 최근 완공된 이 망원경은 세로 파촌 정상의 맑고 건조한 대기와 8.40미터 크기의 주경(main mirror)을 활용한다. 하지만 이 망원경의 핵심은 역사상 가장 큰 디지털 카메라다. 고해상도 3,200메가픽셀 카메라는 한 장의 사진으로 보름달 크기의 40배가 넘는 하늘 영역을 포착했다.

▲ 루빈 천문대의 핵심은 32억 화소 카메라를 탑재한 시모니 망원경이다. 여기에서 이미지 센서는 백색광 링을 사용하여 보정되고 있다. © RubinObs/NOIRLab/SLAC/DOE/NSF/AURA/W. O’Mullane

루빈 천문대는 망원경 접시를 움직이고 데이터를 처리하는 데 있어 놀라운 속도를 자랑한다. 컴퓨터 인프라의 엄청난 컴퓨팅 성능 덕분에 이 시설은 매일 밤 약 20테라바이트의 데이터를 처리해 하늘에서 관측된 천체의 변화를 최대 천만 개까지 포착할 수 있다. 뮌헨 근처 가르싱(Garching)에 있는 막스 플랑크 외계물리학 연구소의 에스라 불불(Esra Bulbul)은 "베라 루빈과 같은 탐사용 망원경의 급증 덕분에 새로운 망원경이 기록하는 데이터의 양은 전례 없는 수준이다"고 말했다.

400억 개 이상의 천체 지도 제작

베라 C. 루빈 천문대의 임무는 향후 10년 동안 남반구 하늘을 그 어느 때보다 포괄적으로 탐사하는 것이다. 이를 위해 망원경은 3~4일 밤마다 남반구 하늘의 완전한 모습을 보여줄 것이다. "공간과 시간의 유산 탐사(LSST)"라고 불리는 이 탐사가 끝날 무렵에는 하늘의 모든 지점을 800회 이상 고해상도로 촬영하게 될 것이다.

그 결과, 우리 은하의 별, 멀리 떨어진 은하, 그리고 소행성과 같은 태양계 천체를 포함하여 약 400억 개의 천체 데이터 세트가 탄생할 것이다. 불불은 "이 천문대는 넓은 시야와 깊은 시야를 제공하며, 엄청나게 먼 거리에 있는 수십억 개의 은하를 촬영할 것이다"고 말했다. 은하와 거대 구조물의 분포는 암흑 물질과 암흑 에너지에 대한 정보를 제공하여 유럽 유클리드 우주 망원경과 같은 다른 망원경을 보완할 수 있을 것이다.

미국 국립과학재단(NSF)의 임시 이사인 브라이언 스톤은 "루빈 천문대는 지금까지 건설된 모든 광학 망원경을 합친 것보다 더 많은 우주 정보를 수집할 것이다"고 말했다. 이 탐사의 결과는 초고해상도의 대규모 타임랩스 우주 이미지가 될 것이다. NSF는 "이것은 하늘을 생생하게 보여주고 과학적 발견의 보고로 만들 것이다"고 밝혔다.

▲ 이 확대된 이미지는 루빈 천문대의 최초 테스트 이미지 중 하나다. 약 5,200광년 떨어진 삼렬 성운과 석호 성운의 별, 먼지, 가스를 보여준다. © NSF-DOE 베라 C. 루빈 천문대

초신성과 블랙홀의 "열광적인 포식"

루빈 천문대의 또 다른 핵심 목표는 초신성 폭발부터 별 충돌, 그리고 멀리 떨어진 초거대 블랙홀이 물질을 집어삼키는 폭발에 이르기까지, 시간에 따라 변하는 하늘의 현상을 연구하는 것이다. 이러한 깜빡임은 초기 은하의 중심 블랙홀이 얼마나 자주, 얼마나 빨리 물질을 소모했는지를 보여줄 수 있다. 이는 결국 초기 우주에 "불가능할 정도로" 큰 블랙홀이 존재했던 미스터리를 푸는 데 도움이 될 수 있다.

10년 동안 이러한 천체들의 반복적인 이미지는 이러한 초기 "열광적인 포식"의 시간적 진화를 최초로 보여줄 수 있다. "LSST는 멀리 떨어진 은하를 찾을 수 있을 뿐만 아니라 그 물리적 특성을 더 깊이 파고들 수 있는 우주 영상을 제공한다"고 막스 플랑크 천문학 연구소의 에두아르도 바냐도스는 설명했다. 루빈 천문대는 또한 천문학자들에게 블랙홀에 의한 별의 파괴(소위 조석 파괴 현상)와 중성자별의 충돌에 대한 더 많은 사례 연구와 관측 데이터를 제공할 것이다.

첫 번째 테스트 이미지조차 인상적이다.

이제 공개된 새 망원경의 첫 번째 테스트 이미지는 이미 그 잠재력을 인상적으로 보여준다. 루빈 천문대는 단 10시간의 시험 작동만으로 수백만 개의 별과 은하의 선명한 이미지를 포착했다. 메가픽셀 카메라는 태양계 내 수천 개의 소행성도 포착했다.

공개된 테스트 이미지 중 하나는 궁수자리에서 5,200광년 떨어진 별들의 요람에 있는 두 개의 방출 성운을 보여준다. 7시간 동안 678개의 개별 이미지를 합성하여 만들어진 이 이미지에서 오른쪽 상단에는 밝고 어린 별들과 빛나는 가스로 이루어진 삼렬 성운*이 보인다. 인접한 석호 성운(NGC 6523)은 이미지 하단에 있다. 이렇게 많은 이미지가 결합되어 미세하고 희미한 세부 사항까지도 선명하게 볼 수 있다.
*(三裂 星雲, M20 혹은, NGC 6514은 궁수자리에 있는 H II 영역이다. 세 개로 나뉜 모습 때문에 삼렬 성운으로 불리지만 실제론 4가닥으로 보인다.)

두 번째 테스트 이미지는 우리 국부 우주에서 가장 큰 은하단 중 하나인 처녀자리 은하단의 일부를 보여준다. 이 천문대는 최대 2천 개의 은하로 구성되어 있다. 새로운 이미지는 성단 내 두 개의 눈에 띄는 나선 은하와 현재 병합 중인 세 개의 은하, 그리고 훨씬 더 멀리 있는 수많은 성단을 보여준다.

베라 루빈(Vera Rubin)은 누구?

이 새로운 천문대는 1928년에 태어난 미국 천문학자이자 암흑 물질 연구의 선구자인 베라 루빈(Vera Rubin)의 이름을 따서 명명되었다. 그는 은하의 회전을 연구하는 동안 이 보이지 않는 물질의 존재에 대한 증거를 발견했다. 루빈은 이러한 이상 현상이 암흑 물질과 그 중력 때문이라는 것을 처음으로 알아낸 사람이다. 불불은 "그의 연구는 우주에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꾸었고, 암흑 물질이 현대 우주론의 초석으로 자리 잡는 데 기여했다"고 말했다.
출처: 미국 국립과학재단, 막스 플랑크 협회

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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